某船膨脹水箱水位異常下降的故障分析與預(yù)防管理

張志剛+葛權(quán)

摘 要： 本文在簡要介紹了某船主機(jī)淡水冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對一起主機(jī)膨脹水箱水位異常下降故障進(jìn)行了分析與定位，描述了故障的排查過程，提出了管理建議，為其他船舶出現(xiàn)此類故障提供了分析思路。

關(guān)鍵詞： 膨脹水箱；故障排查；預(yù)防管理

1 引言

某船主機(jī)型號為瓦錫蘭8L46C，最大功率為8400kW。機(jī)身采用淡水冷卻，淡水冷卻系統(tǒng)的組成由膨脹水箱、高溫淡水泵、低溫淡水泵、中央冷卻器以及附屬管系組成，冷卻水是必不可少的冷卻介質(zhì)，對提高柴油機(jī)各部件的使用壽命，確保船舶安全起著非常重要的作用。2016年8月26日，值班人員在一次巡視過程中發(fā)現(xiàn)膨脹水箱水位有異常下降現(xiàn)象，于是將水位補(bǔ)至規(guī)定液位810ml，兩小時(shí)后發(fā)現(xiàn)水位降至710ml，經(jīng)多次觀察后，發(fā)現(xiàn)水位一直保持下降狀態(tài)，但值得注意的是水量下降的多少與當(dāng)前主機(jī)負(fù)荷狀態(tài)有一定的關(guān)聯(lián)，在低負(fù)荷時(shí)，膨脹水箱的水位基本保持不下降狀態(tài)，在高負(fù)荷時(shí)，水量的下降才有明顯的變化，水位的異常下降引起了值班輪機(jī)員的高度重視，組織技術(shù)骨干全力排查。

2影響膨脹水箱水位異常下降的原因分析

2.1柴油機(jī)淡水冷卻系統(tǒng)的故障排查

主機(jī)淡水冷卻系統(tǒng)分為高低溫水兩部分組成分為低溫水冷卻系統(tǒng)，冷卻水經(jīng)中央冷卻器冷卻后由機(jī)帶低溫淡水泵排出后先后冷卻主機(jī)空冷器、滑油冷卻器、CPP油箱、齒輪箱油箱以及中間軸承。高溫水冷卻系統(tǒng)由低溫冷卻水的回水經(jīng)77度調(diào)溫閥后由機(jī)帶高溫淡水泵吸入后排至主機(jī)機(jī)體，先后冷卻氣缸套、氣缸蓋、噴油器、排氣閥座等部件，冷卻后的高溫水經(jīng)淡水出機(jī)總管流至91度調(diào)溫閥后，進(jìn)入中央冷卻器。

2.2空冷器的泄露檢查與水質(zhì)分析

空冷器采用淡水冷卻，柴油機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置是兩級空冷器，通過調(diào)節(jié)經(jīng)過空冷器的高低溫水的流量將增壓空氣保持在一個(gè)合適的水平，空冷器的一級冷卻由來自氣缸

冷卻后的高溫冷卻水對增壓空氣進(jìn)行初級冷卻；第二級冷卻由來自中央冷卻器的低溫水進(jìn)行冷卻，使增壓空氣溫度達(dá)到規(guī)定值?？绽淦鞯氖且环N管翅式熱交換器，其結(jié)構(gòu)原理是熱空氣從管外的散熱片表面流過，冷卻液在管內(nèi)流動(dòng)，其內(nèi)部管子為紫銅材質(zhì)，脹接在空冷器本上，如果發(fā)生冷卻水泄露，冷卻水將和空冷器凝水泄放管連接在一起，泄放至機(jī)艙。

柴油機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，空冷器凝水采集處沒有凝水流出，且泄放管路沒有堵塞，故排除主機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)冷卻水經(jīng)空冷器泄露的可能性；在主機(jī)高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，空冷器凝水量加大，與另一臺主機(jī)空冷器凝水泄放量進(jìn)行了比較，沒有明顯增多，為了進(jìn)一步排除空冷器漏水的可能性，對空冷器凝水進(jìn)行取樣分析，經(jīng)化驗(yàn)得知，空冷器凝水中不含有冷卻水源，故排除主機(jī)在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)冷卻水經(jīng)空冷器泄露的可能性；因此排除冷卻水在空冷器中泄露。

2.3主機(jī)中央冷卻器的故障排查

柴油機(jī)采用閉式淡水冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)分為高溫水系統(tǒng)和低溫水系統(tǒng)兩部分，冷卻后的冷卻水流至中央冷卻器集中冷卻，中央冷卻器是由許多換熱板片（沖壓有波紋槽的金屬薄板），按一定間隔四周通過密封墊片密封，并用夾緊螺柱壓緊而成，其角上的孔構(gòu)成了連續(xù)的通道，介質(zhì)從入口進(jìn)入通道，并被分配到換熱板片之間的流道內(nèi)，每張板片都有密封墊片，板與板之間的位置是交替放置，兩種流體，分別進(jìn)入各自通道，由板片隔開，一般情況下，兩種介質(zhì)在通道內(nèi)逆流流動(dòng)，熱介質(zhì)將熱能傳遞給板片，板片又將熱能傳遞給另一側(cè)的冷介質(zhì)，從而達(dá)到熱介質(zhì)溫度降低被冷卻，冷介質(zhì)溫度升高得到加熱的目的。

中央冷卻器的淡水板片與海水板片之間有一道密型圈，在柴油機(jī)工作時(shí)，淡水壓力大于海水壓力，密封圈的損壞將會(huì)導(dǎo)致淡水流向海水被排至舷外，為了驗(yàn)證這一現(xiàn)象，在停機(jī)狀態(tài)下，首先將中央冷卻器的海水進(jìn)出口閥門關(guān)閉，將海水管路上的泄放閥打開，看在膨脹水箱內(nèi)的冷卻水在重力的作用下有無泄漏，檢查結(jié)果不存在泄露現(xiàn)象；于是啟動(dòng)淡水備用泵，將淡水壓力保持在規(guī)定壓力2.5公斤，檢查海水管路上的泄放閥，沒有發(fā)現(xiàn)有明顯的泄露，證明1號中央冷卻器沒有泄露，為了進(jìn)一步驗(yàn)證中央冷卻器漏水的可能性，啟動(dòng)主機(jī)，用2號中央冷卻器同時(shí)冷卻兩臺主機(jī)的冷卻水，經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，膨脹水箱的冷卻水繼續(xù)存在泄露現(xiàn)象，故排除了冷卻水在中央冷卻器內(nèi)存在泄露的可能性。

2.4柴油機(jī)缸頭冷卻部位的故障排查

柴油機(jī)內(nèi)部的淡水冷卻路線，由機(jī)帶高溫水泵將冷卻水經(jīng)鑄造在機(jī)身內(nèi)的高溫水通道，進(jìn)而流過氣缸套的冷卻水孔，然后向上冷卻氣缸蓋，氣缸套中的中間隔板具有導(dǎo)向作用，使冷卻水沿著氣缸底板流到氣閥再到排氣閥座，再向上冷卻噴油器套筒，然后冷卻水離開氣缸蓋，流過組合通道到達(dá)集管，最終流向中央冷卻器進(jìn)行冷卻。為了檢驗(yàn)是否出現(xiàn)氣缸套裂紋、閥座腐蝕、噴油器中心套漏水，在停機(jī)狀態(tài)下，打開曲軸箱道門，檢查氣缸壁、曲軸連桿及油底殼，均無明顯水跡和銹痕；測量滑油循環(huán)艙液位，沒有明顯增加；注油盤車后進(jìn)行了機(jī)沖車，觀察示功閥內(nèi)沒有水霧沖出，故排除冷卻水在缸套內(nèi)部泄露的可能性。

3 故障定位試驗(yàn)與解決措施

經(jīng)一系列的檢查后，機(jī)體外部均未發(fā)現(xiàn)冷卻水的泄露源頭，初步定位冷卻水是通過排氣閥座的泄露使其燃燒或是泄漏致排煙管蒸發(fā)，因在停機(jī)狀態(tài)下沒有冷卻水流進(jìn)氣缸內(nèi)部，故排除了排氣閥座下部漏水的可能性，為進(jìn)一步驗(yàn)證排氣閥座上部是否存在泄露，于是啟動(dòng)主機(jī)，增加負(fù)荷，觀察排煙溫度，此時(shí)的排煙溫度大體一致，同時(shí)啟動(dòng)淡水備用泵，增加冷卻水壓力，發(fā)現(xiàn)右主機(jī)4號缸排煙溫度有明顯下降。如圖5所示，白色曲線代表淡水壓力，綠色曲線代表排煙溫度，因排煙傳感器裝在單缸排氣支管上，因此故障定位在右主機(jī)4號缸排氣閥座上部漏水導(dǎo)致膨脹水箱水位出現(xiàn)異常下降

排氣閥座的更換要求比較高，船舶因在海上航行，不具備獨(dú)立更換的條件，靠碼頭后將4號氣缸蓋吊裝至船廠進(jìn)行拆裝，拆檢后發(fā)現(xiàn)排氣閥座與缸體都有明顯的腐蝕痕跡，根據(jù)廠方建議，將排氣閥座進(jìn)行換新，對缸體原閥座位置進(jìn)行鏜孔，安裝排氣閥座襯套，進(jìn)行泵壓試驗(yàn)，重新裝復(fù)。

4 結(jié)束語：

冷卻水作為船舶柴油機(jī)的主要冷卻介質(zhì)，在柴油機(jī)系統(tǒng)中發(fā)揮著非常重要的作用，冷卻水的缺失將會(huì)造成柴油機(jī)冷卻效果不好使其潤滑不良，輕者造成機(jī)械部件磨損，重者將會(huì)引起拉缸甚至引起更加危險(xiǎn)的機(jī)械故障，本文通過主機(jī)膨脹水箱水位異常下降這一故障現(xiàn)象，詳細(xì)分析了影響水位異常下降的各種原因，最終通過試驗(yàn)的方法確定了故障定位，提出了此類故障的預(yù)防措施，為其他船舶出現(xiàn)類似故障提供了分析思路，針對性較強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：張志剛（1982—），男，山東德州人，大專，輔機(jī)技師。主要從事船舶動(dòng)力設(shè)備管理工作。endprint